JPS6328690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は曲げ加工装置に係り、特に、曲げ加工
される材料の曲げ角度を一定の許容角度範囲に制
御して加工精度の向上を図るための曲げ加工装置
に関する。

一般に、自動車用ウレタンバンパーの補強材な
どに用いられるＣ型あるいはＵ型断面形状の部品
は板材から加工成形されている。

従来、この種の断面形状を有する部品に加工す
る方法としては、ロール成形法、折りたたみ成形
法、および、プレス成形法が用いられている。ロ
ール成形法は最も一般的な方法であり、多数のロ
ールの孔型に通板させることにより板材を曲げ加
工するものである。また、折りたたみ成形法は、
プレスブレーキを用い、型溝を有する固定ダイス
上に板材を載せ、型溝に対応するポンチを用いて
一稜線ごとに曲げ加工を施すものである。更に、
プレス成形法では、板材を絞り加工することによ
り曲げ成形が施される。

ところが上記いずれの加工方法においても加工
工程数が多くなり、また、簡易な設備とすること
ができないなど、種々の問題点を有している。こ
のため、本発明者は板材を成形ポンチと板押えに
より挾持し、板押えと成形ポンチ間を移動可能な
らしめた成形ロールを用い、この成形ロールを成
形ポンチ側面に沿わせて移動させ、板材を折り曲
げ加工する装置を案出し、加工工程数の低減化、
生産効率の向上、構造簡易化を図り得るものとし
た。

ところが、この成形ポンチと成形ロールとによ
つて曲げ加工を施す場合において、素材自身の有
する強度のばらつきから、スプリングバツク量の
ばらつきをきたし、曲げ角度が許容角度範囲から
外れてしまう問題点がある。即ち、加工対象とし
ての板材は通常コイル状とされた素材を所定寸法
に切断したものが用いられるが、斯かる素材の材
料強度は、コイルが異なる場合、あるいは、同一
コイルにおいても巻き始め部分と中間部分とで
は、その製造上の問題から、ばらつきが生じてい
る。例えば、熱間圧延鋼板の60Kg／mm²クラスで
は、平均引張り強度≒65Kg／mm²、標準偏差応力
σ≒２Kg／mm²という資料が得られており、偏差応
力σは大きいことが知られている。このような素
材を用い、前述した成形ポンチと成形ロールとに
よつて曲げ加工を施すと、材料の引張り強度
（Kg／mm²）とスプリングバツク角度の関係は第１
図の如く、傾きの大きい比例関係となる。ここ
で、素材の強度が前述のようなばらつきを有して
おり、仮に、3σ＝６Kg／mm²（σ＝２Kg／mm²、
＝65Kg／mm²）のばらつきＡを許容するとすれば、
スプリングバツク量のばらつきは±30′と大きな
角度差Ｂとなる。したがつて、曲げ加工された部
品は、相手部品との隙間が一定せず、大きな誤差
状態となるため、組付の確実性低下、生産性低下
につながり、更には、溶接後の離れや品質低下
（欠陥）にまで波及する問題点がある。これらの
傾向は軟鋼板（28Kg／mm²クラス）にも存するが、
特に、高張力鋼板の採用にあたり、材料強度のば
らつき自体が大きく、溶接条件がよりきびしくな
つたことから、顕在化している。

一方、生産過程において、ロツト（1000個程
度）の初期、中間、最終で製品精度の抜き取り検
査が行なわれるが、前述した如く、材料強度のば
らつきによる角度差Ｂが大きいため、品質不良の
ものを多量に生産する危険性があると同時に、抜
き取り検査の間は生産できないなど、生産効率低
下の原因ともなつている。

本発明は上記問題点に着目し、材料の引張り強
度のばらつきから生じるスプリングバツク量のば
らつきを吸収し、設定された許容角度範囲内に曲
げ角度を管理制御できる曲げ加工装置を提供する
ことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、板材を
挾持する成形ポンチと板押えと、この成形ポンチ
側面に沿つて移動し成形ポンチ側面との間で板材
を曲げ加工する成形ローラを備え、成形ローラの
保持手段を成形ポンチ側面に対応させて案内する
バツクアツプローラを成形ポンチ方向へ移動可能
に支承して成形ローラと成形ポンチとのクリアラ
ンスを調整可能とし、このバツクアツプローラと
その支承部材としての保持プレートとの間にくさ
び状の調整プレートを出入可能に介装し、この調
整プレートの出入量を成形直後の板材曲げ角度を
検出し許容角度範囲に対する偏差量に応じて制御
する制御手段を設けて構成し、検出された曲げ角
度を演算処理し、調整プレートの必要移動量を算
出して成形ローラと成形ポンチ間のクリアランス
を偏差量が零となるようにフイードバツク制御を
行なうようにした。

以下に、本発明に係る曲げ加工装置の一実施例
を、自動車用ウレタンバンパーの補強材の曲げ加
工装置に適用した場合につき、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

本実施例に係る曲げ加工装置は、第２図に示さ
れるように、加工ラインの上流側から順次配置さ
れた断面成形装置１０および制御手段１２とから
成り、制御手段はライン上に設けられた計測装置
１４と、この計測装置１４からの検出値を演算処
理する演算装置１６、および、演算装置１６から
の出力に入力し前記断面成形装置１０に制御出力
信号を与える指示装置１８から構成されている。
また、この制御手段１２の演算装置１６、指示装
置１８は加工ラインの両側部にそれぞれ一対配設
されている。このような曲げ加工装置の下流側に
は曲げ成形された成形品２０に穿孔を形成する穴
抜装置２２が設置されている。

断面成形装置１０は、長尺矩形状に予め剪断さ
れた板材２４の両側部を長手方向に沿つて曲げ加
工し、更に、曲げられた側部の端縁にフランジ部
を形成してＣ型断面形状に加工するものである。
この加工は、曲げ加工後の弾性回復によるスプリ
ングバツクをあらかじめ見込む場合や製品機能上
必要なことなどから負角となるように行なわれ
る。この装置１０を第３図に示す。この図は板材
２４に曲げ加工を施した成形完了後の状態を示
し、左半分を省略した断面図である。

この図に示される如く、断面成形装置１０は、
基台２６の上方に突設された下型２８を有し、こ
の下型２８の上端部に固定的に取り付けられた成
形ポンチ３０を備えている。この成形ポンチ３０
は少なくとも板材２４の長手方向長さと同等以上
の長さを有し、その側面に一定の負角αが形成さ
れた負角形成部３２に沿つて板材２４を曲げ成形
させることにより逆台形状のＣ型断面形状となし
得るように、その断面形状が決定されている。こ
のため、成形ポンチ３０は内型として作用するも
のである。

このような成形ポンチ３０上に板材２４が適宜
手段により搬入載置されるものであるが、セツト
された板材２４を成形ポンチ３０とともに挾持し
得るように板押え３４が成形ポンチ３０の上方に
位置して設けられている。即ち、この板押え３４
は油圧シリンダなどにより上下動可能とされてい
る上型基板３６に垂下状態で取り付けられててお
り、上型基板３６が下降した際に一定の押圧力で
板材２４の中央部をポンチ３０とともに挾持する
ように、上型基板３６との間にスプリング３８を
介在させて取り付けられている。

板材２４を挾持する成形ポンチ３０および板押
え３４の両側部には、上型基板３６に装着された
ローラ保持手段４０を介して成形ローラ４２が取
り付けられている。この成形ローラ４２は成形ポ
ンチ３０および板押え３４の長手方向と平行配置
され、バツクアツプローラ４４を介して保持手段
４０に回転自在に支持されている。また、成形ロ
ーラ４２は上型基板３６の上下動に伴つて板押え
３４と成形ポンチ３０間をそれらの側面に沿つて
移動可能とされ、板押え３４の側部位置から下降
した場合に、板押え３４と成形ポンチ３０の接合
部から突出している板材２４の側部を成形ポンチ
の負角形成部３２に沿わせて曲げ加工し得るよう
に、ポンチ３０の負角形成部３２と一定のクリア
ランスＣをもつように配置されている。このた
め、保持手段４０は、成形ポンチ３０の幅方向に
沿つて移動可能なように、上型基板３６にガイド
４６を介して取り付けられるとともに、保持手段
４０の背面部には、上型基板３６に固定されたブ
ラケツト４８に挿通されたピン５０が連結され、
このピン５０には保持手段４０を成形ポンチ３０
側から離反する方向に付勢するスプリング５２が
介装されている。また、保持手段４０の背面部に
は、バツクアツププレート５４が前記成形ポンチ
３０の負角形成部と同様な傾斜角αを有する傾斜
面部５６をもつて互いに摺動可能なように接合し
ている。このバツクアツププレート５４は保持手
段４０の下降時、成形ローラ４２がクリアランス
Ｃを一定状態にして負角形成部３２に対し平行移
動し、曲げ加工を行ない得るように保持手段４０
を案内するものである。

バツクアツププレート５４は、基台２６に固定
的に設置された保持プレート５８に装着され、こ
の保持プレート５８に対し、成形ポンチ３０の幅
方向に移動可能に支承されている。即ち、バツク
アツププレート５４と保持プレート５８の接合面
を貫通してガイドピン６０が設けられ、このガイ
ドピン６０はバツクアツププレート５４に対して
抜け止めが図られているとともに、保持プレート
５８の背面部側においてスプリング６２が装着さ
れている。このため、バツクアツププレート５４
は成形ポンチ３０から離反する方向に付勢されて
いる。さらにバツクアツププレート５４と保持プ
レート５８は両サイドにてガイドバー６３により
平行にスライドする機構をそなえている。

このバツクアツププレート５４と保持プレート
５８の接合面間には、その接合面に出入可能にく
さび状の調整プレート６４が介装されている。調
整プレート６４は、バツクアツププレート５４に
傾斜角γをもつて摺接しており、保持プレート５
８に対しては鉛直平面で摺接している。したがつ
て、調整プレート６４の挿入量を加減することに
より傾斜角γに相応する分だけバツクアツププレ
ート５４は前後移動し、成形ローラ４２と成形ポ
ンチ３０間のクリアランスＣを変更し得るもので
ある。この調整プレート６４は基台２６上に設置
されたシリンダ６６の作動ロツド６８は連結さ
れ、当該シリンダ６６の駆動により出入量が調整
される。

なお、成形ローラ４２の下方位置には板材２４
の側縁にフランジ部を形成するフランジ曲刃７０
の案内駆動装置７２が設置されている。

一方、断面成形装置１０の下流側には制御手段
１２の計測装置１４が配設され、断面成形直後の
成形品２０の曲げ角度を検出するようにしてい
る。計測を適正に行なうため、加工ラインには、
第４図に示される如く、ガイド装置７４が設置さ
れている。このガイド装置７４は基台７６の中央
から突設された製品ガイド７８を有している。こ
の製品ガイド７８は断面成形装置１０から成形状
態のまま送られてくる成形品２０を案内し得るよ
うに、その上面とコーナ部分が成形品２０の内部
形状と同一とされて、このガイド７８に長手方向
から成形品２０を挿入可能となつている。この製
品ガイド７８の上方にはクランパ８０がフレーム
８２に支持されたシリンダ８４に連継されて配置
され、シリンダ８４の作動によりガイド７８と接
離可能とされている。製品ガイド７８の側部には
それぞれ計測装置１４が配設されている。

計測装置１４は一対の変位計８６Ａ，８６Ｂと
からなり、一方の変位計８６Ａは成形品２０の折
曲部片２０Ａの基部に、他方の変位計８６Ｂは折
曲部片２０Ａの先端部にそれぞれ対応しており、
両者は一定の距離を隔ててＬ型プレート８８に取
り付けられている。プレート８８は基台７６に形
成されたガイド溝９０に装着され、ガイド７８の
幅方向に移動可能とされている。このプレート８
８は、その前進移動により、ガイド溝９０の段部
に当接させた位置で前記変位計８６Ａ，８６Ｂを
計測位置に設定するものであり、この移動のた
め、シリンダ９２が基台７６に設置されている。

このような計測装置１４の各変位計８６Ａ，８
６Ｂは演算装置１６に接続され、演算装置１６に
検出値を出力するものとしている。演算装置１６
は、変位計８６Ａ，８６Ｂの検出値から、成形品
２０の曲げ角度を算出し、算出された曲げ角度が
予め設定された許容角度範囲内にあるか否かを判
別し、許容範囲外である場合に、電磁弁などの指
示装置１８に信号を送るものである。指示装置１
８は前記調整プレート６４を駆動するためのシリ
ンダ６６に連継され、シリンダ６６への作動油の
供給方向の切替操作をなすようにしている。この
シリンダ６６により移動される調整プレート６４
は指示装置１８により移動開始されるものである
が、初期設定位置、上昇指令があつた場合の上昇
限度位置、および、下降指令に伴なう下降限度位
置にて移動が停止されるように指示装置に接続さ
れたリミツトスイツチ９４Ａ，９４Ｂ，９４Ｃが
調整プレート６４の下端部に対応して設置されて
いる。したがつて、成形品２０のスプリングバツ
ク量が大きく曲げ角度が許容角度範囲から外れた
ときには制御手段１２からの指令によつて調整プ
レート６４が上昇し、成形ローラ４２と成形ポン
チ３０間のクリアランスＣを小さくして曲げ加工
量を大きくし、曲げ角度が適正となるような位置
にリミツトスイツチ９４Ｂにて停止される。また
下降の場合も同様である。

このような曲げ加工装置による曲げ加工制御方
法は具体的には次のように行なわれる。

予め、板材２４の肉厚を考慮した成形ポンチ３
０と成形ローラ４２とのクリアランスＣと、スプ
リングバツク角度θとの関係を求める。この関係
は第５図の如く示され材料の引張り強度によつて
異なる。この関係から、クリアランスＣを＋0.2
mmにセツトし、スプリングバツク角度θの見込角
度αも６度（≒65Kg／mm²の場合）に設定する。
また、これに対応して調整プレート６４の初期設
定位置にリミツトスイツチ９４Ａを配置する。更
に、調整プレート６４とバツクアツププレート５
４とのなす角度γを３５′とし、クリアランスＣ
が０となる上昇限度位置にリミツトスイツチ９４
Ｂを、また、クリアランスＣが0.4mmとなる下降
限度位置にリミツトスイツチ９４Ｃをそれぞれ配
置する。このため、調整プレート６４が初期設定
位置から20mm上下動する位置にて停止するように
調整されている。

このような設定条件のもとで、断面成形装置１
０を作動させる。成形ポンチ３０と板押え３４と
に挾持された板材２４に対し、上型基板３６を下
降させると、成形ローラ４２は板押え３４方向か
ら成形ポンチ３０の負角形成部３２に沿つて移動
し、板材２４に曲げ加工を施す。このとき、ロー
ラ保持手段４０はバツクアツププレート５４に案
内され、負角形成部の傾斜角αと同一の傾斜角α
で移動し、クリアランスＣも0.2mmの一定値とさ
れている。その後、フランジ曲刃７０によつてフ
ランジ部が形成され、曲げ加工が完了することと
なる。この加工された成形品２０は下流のガイド
装置７４に送られ、このガイド装置７４では適当
位置に停止され製品ガイド７８とクランパ８０に
よつて挾持固定される。次いで、計測装置１４が
プレート８８の移動により計測位置に設定され、
変位計８６Ａ，８６Ｂにて変位量が検出される。
この検出値は演算装置１６に出力される。

演算装置１６では、入力された検出値に基づ
き、両変位計８６Ａ，８６Ｂの変位差を算出し、
この変位差を両変位計８６Ａ，８６Ｂの離反距離
で除算処理して曲げ角度を演算する。また、この
演算された曲げ角度が予め設定された許容角度範
囲（−6°±0.25゜）内にあるか否かを判別し、公差
内にない場合、公差以上か以下かが判断される。
公差以上であれば、指示装置１８である電磁弁に
対し、調整プレート６４の駆動用シリンダ６６に
上昇させるように作動油の流路を形成させる指令
を出力する。この指令により、調整プレート６４
は上昇し、20mm上昇位置にてリミツトスイツチ９
４Ｂを入力し電磁弁の閉止がなされる。この結
果、バツクアツププレート５４は0.2mm前進し、
クリアランスＣは０となる。したがつて、次の曲
げ加工においてはクリアランスＣが０の状態で行
なわれ、第５図のクリアランスＣとスプリングバ
ツク角度θとの関係から、スプリングバツク量が
0.5度少なくなり、公差内に入ることとなる。一
方、検出された曲げ角度が公差以下である場合に
は、上記と逆に調整プレート６４を下降させてク
リアランスＣを0.4mmまで調整し、曲げ加工を行
なわせれば、同様に適正な加工が施される。以下
加工された直後の成形品２０を順次測定し、演
算、成形条件指示と、一連の動作が繰り返えされ
る。

なお、上記制御方法では、調整プレート６４の
出入量は３段階とし合否判別のみを行なうものと
したが、これを細分化し、計測装置１４から検出
される曲げ角度から許容曲げ角度との偏差量を演
算し、その偏差量に応じたクリアランスＣを第５
図に基いて算出し、そのクリアランスＣとなるよ
うに調整プレート６４を移動させるようにするの
が望ましい。

このように、本実施例によれば、材料強度のば
らつきによるスプリングバツク量のばらつきを一
定公差内に管理でき、品質検査も含めた全自動の
生産が可能となり、精度の悪い製品が最小限度に
押えられ、また、後工程と直結したライン化が可
能となる。特に、高張力鋼材の使用が可能とな
り、安定した精度に加工できる。製品精度が安定
しているため、相手部品とのばらつきがなくセツ
トが確実にできるとともに、溶接の場合にも離れ
が生ぜず溶接品質の安定化が図れる。

以上説明したように、本発明に係る曲げ加工に
よれば、成形条件を成形直後の成形品のスプリン
グバツク量測定結果により自動計測してフイード
バツクし、自動的に設定できるので、材料強度の
ばらつきに帰因するスプリングバツクのばらつき
が吸収され、設定された許容角度範囲内に曲げ角
度を適正に管理制御できるというすぐれた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は材料の引張り強度とスプリングバツク
角度との関係を示すグラフ図、第２図は本実施例
に係る曲げ加工装置の配置平面図、第３図は断面
成形装置の左半分を省略した断面図、第４図はガ
イド装置と計測装置の部分断面図、第５図はクリ
アランスとスプリングバツク角度との関係を示す
グラフ図である。 １０…断面成形装置、１２…制御手段、２０…
成形品、２４…板材、３０…成形ポンチ、３２…
負角形成部、３４…板押え、４０…ローラ保持手
段、４２…成形ローラ、５４…バツクアツププレ
ート、５８…保持プレート、６４…調整プレー
ト、７４…ガイド装置、７８…製品ガイド、８０
…クランパ、８６Ａ，８６Ｂ…変位計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 板材の平面部を挾持する成形ポンチおよび板
   押えと、この成形ポンチと板押えの側部に配設さ
   れて両者間を移動可能とし前記板材を成形ポンチ
   側面部との間で曲げ加工する成形ローラとを有
   し、成形ローラの保持手段を前記成形ポンチ側面
   部に対応させて案内するバツクアツププレートを
   備え、このバツクアツププレートを成形ポンチ方
   向へ移動可能に支承する保持プレートを設けると
   ともに、バツクアツププレートと一定の傾斜角で
   摺接するくさび状の調整プレートを保持プレート
   の間に出入可能に介装し、成形直後の板材曲げ角
   度を検出し許容角度範囲に対する前記曲げ角度の
   偏差量が零になる方向に前記調整プレートの出入
   量を調整する制御手段を設け、当該制御手段によ
   り成形ローラと成形ポンチ間のクリアランスを制
   御可能としたことを特徴とする曲げ加工装置。